CN102533170A - 用于半导体的粘合剂组合物和包括该组合物的粘合剂膜 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种用于半导体的粘合剂组合物和包括该粘合剂组合物的粘合剂膜。所述粘合剂组合物在125℃固化30分钟后在150℃具有100至1500gf/mm2的抗压强度。所述用于半导体的粘合剂组合物可缩短或省略半固化工艺，通常在接合相同类型的芯片后进行所述半固化工艺。所述用于半导体的粘合剂组合物保证了芯片接合之后的引线接合中的最小模量以最小化空隙，并在芯片接合后的多个固化工艺提供残留固化速率以易于消除EMC成型中的空隙。

Description

用于半导体的粘合剂组合物和包括该组合物的粘合剂膜
技术领域
本发明涉及一种用于半导体的粘合剂组合物和包括该组合物的粘合剂膜。更具体地，本发明涉及用于半导体的粘合剂组合物，所述组合物保证芯片接合后的引线接合中的最小模量以具有优异的初始可靠性，并通过胺固化剂实现在芯片接合之后的多个固化工艺后提供较高反应温度范围内的残留固化速率，从而有利于消除EMC成型中的空隙。本发明还涉及包括该组合物的粘合剂膜。
背景技术
为了实现具有高容量的半导体装置，使用提高单位面积单元数量的定性高度集成法和沉积多个芯片以提高容量的定量封装法。
作为封装方法，通常使用多芯片封装(MCP)，该方法中用粘合剂沉积多个芯片，并用引线接合使上下芯片电连接。
在沉积半导体封装芯片中，当竖直安装相同尺寸的芯片时，通常预先贴附隔离物以确保用于接合引线的空间，从而导致用于贴附该隔离物的额外工艺的不便。近来，优选将下接合引线直接提供在贴附至上芯片的下表面的粘合剂膜，以简化工艺。因此，粘合剂层要求在约100至150℃的芯片接合温度下足以使接合引线从中穿过的流动性。如果粘合剂层流动性不足，会出现质量缺陷，如引线塌陷或压缩。
因此，引入高流动性粘合剂以解决低流动性粘合剂不能适应接合引线的问题。然而，高流动性粘合剂层会导致不一致的被粘物，因为芯片可因高流动性产生的过度粘合性能而在芯片接合工艺中弯曲。同时，如果被粘物基板在表面上具有不一致的部分，空隙形成在粘合剂层和基板之间的界面上。一旦形成，空隙不能被去除，而在粘合剂固化或环氧成型(EMC成型)工艺期间固定，从而导致半导体芯片封装的缺陷，并降低苛刻条件下的可靠性。因此，提议包括接合相同类型的芯片后的半固化工艺。然而，这种方法由于额外工艺和生产率降低而不利。
发明内容
本发明提供一种用于半导体的粘合剂组合物和包括该组合物的粘合剂膜，所述粘合剂组合物可缩短或省去半固化工艺，消除或最小化空隙，在芯片接合之后的多个工艺后提供残留固化速率(remaining curing rate)以消除EMC成型中的空隙，并有效去除包括芯片贴装和成型的半导体制造工艺中产生的空隙以提高可加工性和可靠性。此外，可将所述粘合剂组合物涂布至FOW，FOW要求接合引线的穿过性能并具有消除EMC成型中的空隙性能，从而获得接合相同种类芯片中的可加工性和可靠性，其中要求粘合剂膜包括所述接合引线。
本发明的一个方面提供一种用于半导体的粘合剂组合物。所述粘合剂组合物在于125℃下固化30分钟后可在150℃具有100至1500gf/mm2的抗压强度。优选地，所述用于半导体的粘合剂组合物具有500至1000gf/mm2的抗压强度。
所述用于半导体的粘合剂组合物可包括粘结剂树脂、环氧树脂和胺固化剂。所述粘结剂树脂为(甲基)丙烯酸酯共聚物，且所述胺固化剂包括由通式1表示的第一胺固化剂和由通式2表示的第二胺固化剂：
[通式1]
Figure BDA0000120163880000021
其中A表示C1至C6直链或支链的亚烷基，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10各自独立地表示氢、C1至C4烷基、C1至C4烷氧基、或氨基，且R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10中的至少两个包括氨基；且
[通式2]
Figure BDA0000120163880000031
其中B表示-SO2-、-NHCO-或-O-，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10各自独立地表示氢、C1至C4烷基、C1至C4烷氧基、或氨基，且R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10中的至少两个包括氨基。
所述用于半导体的粘合剂组合物在150℃下固化30分钟的一次循环后，在被粘物上可具有小于15％的第一空隙(Vc)面积比。
所述(甲基)丙烯酸酯共聚物在25℃可具有1000至300000cps的粘度。
所述(甲基)丙烯酸酯共聚物可包括1至20wt％的(甲基)丙烯酸缩水甘油酯。
基于所述用于半导体的粘合剂组合物的总量，所述粘结剂树脂的含量可为35wt％至70wt％(就固含量而言)。
所述环氧树脂可包括含联苯基的环氧树脂。在一个实施方式中，所述环氧树脂可包括3至100wt％的所述含联苯基的环氧树脂。
所述胺固化剂可包括0.5至50wt％的所述第一胺固化剂和50至99.5wt％的所述第二胺固化剂。
所述第一胺固化剂与所述第二胺固化剂的重量比可为1∶1.1至1∶100。
所述用于半导体的粘合剂组合物在150℃下固化30分钟并在175℃下EMC成型60秒后，在被粘物上可具有小于15％的第二空隙(Vm)面积比。
所述粘结剂树脂的含量可大于所述环氧树脂和所述胺固化剂的总量。
所述粘合剂组合物可进一步包括硅烷偶联剂和填料。
所述用于半导体的粘合剂组合物可包括25至75wt％的所述粘结剂树脂、5至35wt％的所述环氧树脂、1至15wt％的所述胺固化剂、0.01至5wt％的所述硅烷偶联剂和10至55wt％的所述填料。
本发明的另一方面提供一种由所述粘合剂组合物形成的用于半导体的粘合剂膜。
具体实施方式
以下将详细描述示例性实施方式。然而，应理解的是以下实施方式仅以说明的方式提供，且不理解成限制本发明。本发明的范围仅由所附权利要求及其等效方案限定。
文中，除非另作说明，将基于固含量说明各组分的含量。
根据本发明示例性实施方式的用于半导体的粘合剂组合物在125℃固化30分钟后在150℃下具有100至1500gf/mm2的抗压强度。文中，术语“抗压强度”是指粘合剂组合物在125℃固化30分钟形成为400μm厚的层压体并用ARES在150℃、0.1mm/sec下压制后的0.05mm的压制距离(pressed distance)下的强度。具体地，该粘合剂组合物可具有500至1200gf/mm2的抗压强度，例如530至1000gf/mm2。高抗压强度有利于保证引线接合中的可靠性并有效去除EMC成型中的空隙。在测定抗压强度时，在125℃固化30分钟相当于在150℃固化10分钟。
粘合剂组合物具有小于15％的一次循环后的空隙(Vc)面积比，优选小于11％，且更优选小于6％。
文中，术语“一次循环固化”是指将基板/粘合剂层/基板样品置于热板上并使粘合剂层在150℃固化30分钟的工艺。150℃和30分钟是芯片接合后的引线接合所需的温度和时间。此时，该工艺中产生的空隙定义为“一次循环后的空隙(下文称作Vc)”。通过用显微镜(放大倍数：×25)采集的上述条件下固化的粘合剂层的图像分析，用数值表示空隙面积相对于测定面积来得到空隙面积比(Vc面积比)(Vc面积比＝空隙面积/总面积x100)。当空隙的面积比(Vc)大于15％时，可靠性会变差。
两种样品可制造如下。
可通过将本发明的粘合剂膜形成为50至60μm的厚度，随后在60℃下层压在两块10mm×10mm的载玻片之间来制备基板/粘合剂层/基板样品。
或者，可通过将研磨后的晶片置于热板上，用异丙醇(IPA)除去杂质并在晶片的光面上贴装所制得的粘合剂膜来制备PCB(或晶片)/粘合剂层/芯片样品。此时，贴片机设定温度为60℃的实际表面温度。将贴装后的粘合剂膜和晶片切成10mm×10mm的芯片，并在120℃和1kgf/sec下将本发明粘合剂形成在其一面上的芯片(粘合剂+芯片)贴附至在以下条件下进行预处理的PCB。
  PCB：62mm单触发PCB
  PCB烘烤：在120℃的炉中1小时
  烘烤后等离子体处理
在一次循环固化，然后在175℃下EMC成型60秒后，PCB(或芯片)和粘合剂层之间会产生空隙。此时，该工艺中产生的空隙定义为“成型后的空隙(Vm)”。在以上条件下固化并成型后测定空隙(Vm)。用分割锯(singulation saw)将样品分成单个单元，去除PCB以测定Vm，并用研磨机研磨以使粘合剂膜的粘合剂层暴露。此时，研磨至PCB的焊料光刻胶(SR)层仅轻微保留为半透明，以有利于观察空隙。
研磨后，用显微镜(放大倍数：×25)采集暴露的粘合剂层的图像，并分析确定空隙是否存在，并用数值表示Vm。为了用数值表示空隙(Vm)，将该总面积分成10×10区域，计算具有空隙的区域并表示为百分比(Vm面积比＝空隙面积/总面积×100)。当Vm的面积比小于10％时，本发明的粘合剂组合确定为空隙消除。当Vm的面积比为10％或更高时，本发明的粘合剂组合物确定为未消除空隙。当Vm的面积比小于10％，可获得优异的可靠性，并且不会发生芯片蠕变(creeping)。
上述用于半导体的粘合剂组合物可包括粘结剂树脂、环氧树脂和胺固化剂。
粘结剂树脂
该粘结剂树脂可只包括(甲基)丙烯酸酯共聚物，或包括(甲基)丙烯酸酯共聚物与其它聚合物树脂的组合。在一个实施方式中，粘结剂树脂可为(甲基)丙烯酸酯共聚物。具体地，(甲基)丙烯酸酯共聚物可包括环氧基。
在一个实施方式中，(甲基)丙烯酸酯共聚物可包括具有500至10000的环氧当量的(甲基)丙烯酸酯共聚物。在此范围内，热固化前可呈现高粘性，以及热固化后获得的高粘附性。
(甲基)丙烯酸酯共聚物可具有10000至5000000g/mol的重均分子量，优选50000至1000000g/mol。在此范围内，可获得优异的涂层成膜性。
上述(甲基)丙烯酸酯共聚物可为(甲基)丙烯酸烷基酯单体和(甲基)丙烯酸缩水甘油酯单体的共聚物。
(甲基)丙烯酸烷基酯单体起到对膜赋予粘性的作用。(甲基)丙烯酸烷基酯单体可包括，但不限于甲基丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸十八酯等。上述(甲基)丙烯酸酯共聚物可包括50至90wt％，优选65至85wt％的(甲基)丙烯酸烷基酯。在此范围内，可获得优异的粘附性和可靠性。
(甲基)丙烯酸缩水甘油酯单体的实例可包括，但不限于甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯等。具体地，(甲基)丙烯酸酯共聚物可包括1至20wt％，优选3至8wt％的(甲基)丙烯酸缩水甘油酯。在此范围内，可获得优异的粘附性和可靠性。同时，在此范围内，在125℃固化60分钟及在150℃固化30分钟后的抗压强度可为100至1500gf/mm2。
或者，除了上述单体外，(甲基)丙烯酸酯共聚物可选择性地包括含羟基的(甲基)丙烯酸酯单体。含羟基的(甲基)丙烯酸酯单体的实例可包括，但不限于甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸-3-羟丙酯、丙烯酸-3-羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、丙烯酸-4-羟丁酯、N-(羟甲基)丙烯酸酯、甲基丙烯酸-3-氯-2-羟丙酯等。(甲基)丙烯酸酯共聚物可包括5至35wt％，优选10至30wt％的含羟基的(甲基)丙烯酸酯。在此范围内，可获得优异的粘附性和可靠性。
上述粘结剂树脂可具有-55至80℃的玻璃化转变温度，优选5至60℃，且更优选5至35℃。在此范围内，可确保高流动性以实现优异的空隙消除性能，并可获得粘附性和可靠性。
(甲基)丙烯酸酯共聚物在25℃可具有1000至300000cps的粘度。在此范围内，可获得优异的涂层成膜性。具体地，粘度可为3000至100000cps。
基于用于半导体的粘合剂组合物的总量，上述粘结剂树脂基于固含量的含量可为25至70wt％，优选36至60wt％。在此范围内，可获得优异的可靠性和空隙消除效果。
环氧树脂
环氧树脂起到固化和粘附作用，并可包括液体环氧树脂、固体环氧树脂和它们的混合物。
液体环氧树脂的实例可包括，但不限于联苯基环氧树脂、双酚A液体环氧树脂、双酚F液体环氧树脂、三官能团或更多官能团液体环氧树脂、橡胶改性的液体环氧树脂、聚氨酯改性的液体环氧树脂、丙烯酸改性的液体环氧树脂和光敏液体环氧树脂，它们可单独使用或以它们的组合使用。具体地，可使用联苯基环氧树脂。
上述液体环氧树脂可具有约100至约1500g/eq的环氧当量，优选约150至约800g/eq，且更优选约150至约400g/eq。在此范围内，固化后的产品能呈现优异的粘附性，保持玻璃化转变温度，并具有优异的耐热性。
此外，液体环氧树脂可具有约100至1000g/mol的重均分子量。在此范围内，树脂呈现出优异的流动性。
固体环氧树脂可包括室温下具有固相或接近固相并具有至少一种官能团的任何环氧树脂。具体地，可使用软化点(SP)为30至100℃的环氧树脂。固体环氧树脂的实例可包括联苯基环氧树脂、双酚环氧树脂、线型酚醛环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、多官能团环氧树脂、胺环氧树脂、含杂环的环氧树脂、取代的环氧树脂、萘酚环氧树脂，及它们的衍生物。
固体环氧树脂的可商购产品包括以下产品。双酚环氧树脂的实例包括：YD-017H、YD-020、YD020-L、YD-014、YD-014ER、YD-013K、YD-019K、YD-019、YD-017R、YD-017、YD-012、YD-011H、YD-011S、YD-011、YDF-2004、YDF-2001(Kukdo Chemical有限公司)等。线型酚醛环氧树脂的实例包括：EPIKOTE 152和EPIKOTE 154(Yuka Shell Epoxy有限公司)；EPPN-201(Nippon Kayaku有限公司)；DN-483(陶氏化学公司)；YDPN-641、YDPN-638A80、YDPN-638、YDPN-637、YDPN-644、YDPN-631(KukdoChemical有限公司)等。邻甲酚醛环氧树脂的实例包括：YDCN-500-1P、YDCN-500-2P、YDCN-500-4P、YDCN-500-5P、YDCN-500-7P、YDCN-500-8P、YDCN-500-10P、YDCN-500-80P、YDCN-500-80PCA60、YDCN-500-80PBC60、YDCN-500-90P、YDCN-500-90PA75(Kukdo Chemical有限公司)；EOCN-102S、EOCN-103S、EOCN-104S、EOCN-1012、EOCN-1025、EOCN-1027(NipponKayaku Co.，Ltd.)；YDCN-701、YDCN-702、YDCN-703、YDCN-704(TohtoKagaku有限公司)；Epiclon N-665-EXP(Dainippon Ink and Chemicals公司)等。双酚酚醛环氧树脂的实例包括：Epon 1031S(Yuka Shell Epoxy有限公司)；Aral dite 0163(汽巴特殊化学品)；Detachol EX-611、Detachol EX-614、DetacholEX-614B、Detachol EX-622、Detachol EX-512、Detachol EX-521、DetacholEX-421、Detachol EX-411、Detachol EX-321(NAGA Celsius Temperature Kasei有限公司)；EP-5200R、KD-1012、EP-5100R、KD-1011、KDT-4400A70、KDT-4400、YH-434L、YH-434、YH-300(Kukdo Chemical有限公司)等。胺环氧树脂的实例包括：EPIKOTE 604(Yuka Shell Epoxy有限公司)；YH-434(Tohto Kagaku有限公司)；TETRAD-X和TETRAD-C(Mitsubishi Gas ChemicalCompany公司)；ELM-120(Sumitomo Chemical Industry有限公司)等。杂环环氧树脂的实例包括PT-810(汽巴特殊化学品)。取代的环氧树脂的实例包括：ERL-4234、ERL-4299、ERL-4221、ERL-4206(UCC Co.，Ltd.)等。萘酚环氧树脂的实例包括：Epiclon HP-4032、Epiclon HP-4032D、Epiclon HP-4700和Epiclon HP-4701(Dainippon Ink and Chemicals公司)。这些环氧树脂可单独使用或以混合物使用。
具体地，环氧树脂可包括1至50wt％，例如3至30wt％的含联苯基的环氧树脂。在此范围内，固化后的产品可呈现出优异的粘附性并具有出色的耐热性。
联苯基环氧树脂的实例包括YX-4000H(日本Epoxy Resin有限公司)、YSLV-120TE、GK-3207(Nippon Steel Chemical有限公司)和NC-3000(NipponKayaku有限公司)，它们可单独使用或以它们的组合使用。
基于粘合剂组合物在固含量上的总量，环氧树脂的含量可为约5至35wt％，优选约10至25wt％。在此范围内，能保证优异的可靠性并能获得空隙(Vc)消除效果。
具体地，上述粘结剂树脂的量可大于环氧树脂的量。在一个实施方式中，粘结剂树脂与环氧树脂之比可为1.2∶1至2∶1。
固化剂
胺固化剂可为具有不同反应温度范围的两种不同类型的胺固化剂。即，第一胺固化剂和第二胺固化剂。
第一胺固化剂可为由通式1表示的芳族二胺：
[通式1]
Figure BDA0000120163880000091
其中A表示C1至C6直链或支链的亚烷基，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10各自独立地表示氢、C1至C4烷基、C1至C4烷氧基、或氨基，且R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10中的至少两个包括氨基。
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10可为同一个环中相同或不同的取代基。第一胺固化剂可具有对称结构或不对称结构，优选对称结构。
第一胺固化剂的实例包括4，4′-二氨基-3，3′-二甲基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四正丙基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四甲基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四异丙基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四乙基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′-二甲基-5，5′-二乙基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′-二甲基-5，5′-二异丙基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′-二乙基-5，5′-二乙基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，5′-二甲基-3′，5′-二乙基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，5-二甲基-3′，5′-二异丙基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，5-二乙基-3′，5′-二丁基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，5-二异丙基-3′，5′-二丁基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′-二异丙基-5，5′-二丁基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′-二甲基-5′，5′-二丁基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′-二乙基-5′，5′-二丁基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′-二甲基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′-二乙基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′-二正丙基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′-二异丙基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′-二丁基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′，5-三甲基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′，5-三乙基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′，5-三正丙基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′，5-三异丙基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′，5-三丁基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3-甲基-3′-乙基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3-甲基-3′-异丙基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3-甲基-3′-丁基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3-异丙基-3′-丁基二苯基甲烷、2，2-双(4-氨基-3，5-二甲基苯基)丙烷、2，2-双(4-氨基-3，5-二乙基苯基)丙烷、2，2-双(4-氨基-3，5-二正丙基苯基)丙烷、2，2-双(4-氨基-3，5-二异丙基苯基)丙烷、2，2-双(4-氨基-3，5-二丁基苯基)丙烷等。在这些第一胺固化剂中，可优选使用4，4′-二氨基-3，3′-二甲基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四甲基二苯基甲烷和4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四乙基二苯基甲烷。
第二胺固化剂可为由通式2表示的芳族二胺：
[通式2]
Figure BDA0000120163880000111
其中B表示-SO2-、-NHCO-或-O-，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10各自独立地表示氢、C1至C4烷基、C1至C4烷氧基、或氨基，且R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10中的至少两个包括氨基。
第二胺固化剂的实例可包括4，4′-二氨基二苯基砜、3，3′-二氨基二苯基砜、4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四甲基二苯基砜、4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四乙基二苯基砜、4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四正丙基二苯基砜、4，4′-二氨基-3，3′，5，5′-四异丙基二苯基砜等。具体地，可使用4，4′-二氨基二苯基砜。
上述胺固化剂可包括0.5至50wt％的第一胺固化剂和50至99.5wt％的第二胺固化剂。
在一个实施方式中，第一胺固化剂与第二胺固化剂的重量比可为1∶1至1∶100。在此范围内，可获得优异的稳定性。具体地，上述比例可为1∶1.5至1∶85。
基于粘合剂组合物在固含量上的总量，上述胺固化剂的含量可为1至15wt％，优选3至10wt％。在此范围内，可获得空隙(Vc)减少效果。
硅烷偶联剂
硅烷偶联剂由于有机材料和无机材料如填料间的化学键合起到用于改善粘结强度的粘附增强剂。
可使用本领域的任何硅烷偶联剂，例如，含环氧基的硅烷偶联剂，如2-(3，4-环氧环己基)-乙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷和3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷；含氨基的硅烷偶联剂，如N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1，3-二甲基亚丁基)丙胺、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷；含巯基的硅烷偶联剂，如3-巯丙基甲基二甲氧基硅烷和3-巯丙基三乙氧基硅烷；和含异氰酸酯基的硅烷偶联剂，如3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷，它们可单独使用或以它们的组合使用。
基于粘合剂组合物在固含量上的总量，上述偶联剂的含量可为约0.01至5wt％，优选0.1至3wt％，且更优选约0.5至2wt％。在此范围内，可获得优异的结合可靠性，并可抑制气泡问题。
填料
上述粘合剂组合物可进一步包括填料。
填料的实例可包括粉末形式的金属，如金、银、铜和镍；和非金属，如氧化铝、氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙、碳酸镁、硅酸钙、硅酸镁、氧化钙、氧化镁、氮化铝、二氧化硅、氮化硼、二氧化钛、玻璃、铁素体、陶瓷等。具体地，二氧化硅可用作上述填料。
尽管上述填料在形状和尺寸上没有特别限制，该填料通常为球形二氧化硅和无定形二氧化硅，并可具有5nm至20μm的尺寸。
基于粘合剂组合物在固含量上的总量，上述填料的含量可为约10至55wt％，优选约15至45wt％，且更优选20至40wt％。在此范围内，可获得优异的流动性、成膜性和粘附性。
溶剂
粘合剂组合物可进一步包括溶剂。溶剂用于降低用于半导体的粘合剂组合物的粘度，并促进成膜。上述溶剂的实例可包括，但不限于有机溶剂，如甲苯、二甲苯、丙二醇单甲醚乙酸酯、苯、丙酮、甲乙酮、四氢呋喃、二甲亚砜、环己酮等。
本发明的另一方面提供一种由上述粘合剂组合物形成的用于半导体的粘合剂膜。用本发明的粘合剂组合物制造用于半导体组装的粘合剂膜无需特殊的装置或设备。可用本领域公知的任何方法形成上述用于半导体组装的粘合剂膜。例如，将各组分溶解于溶剂中，并用球磨机充分混合，随后用涂布器将该混合物涂布至离型处理过的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜并在100℃的炉中热干燥10至30分钟，从而制得具有适宜厚度的粘合剂膜。
在一个实施方式中，用于半导体的粘合剂膜可由依次沉积的基膜、压敏粘合剂层、粘结层和保护膜构成。
上述粘合剂膜可具有5至200μm的厚度，优选10至100μm。在此范围内时，可获得充分的粘结强度和成本效率之间的平衡。具体地，该厚度可为15至60μm。
用根据本发明的粘合剂组合物制造的粘合剂层和粘合剂膜可缩短或消除粘合相同类型芯片之后的半固化工艺，并最小化空隙(Vc和Vm)产生。
下文中，将参照以下实施例更详细地解释本发明。提供这些实施例仅用于说明的目的并不以任何方式理解成限制本发明。
实施例
实施例和对比例中所用组分的细节说明如下。
(A1)粘结剂树脂：SG-P3(Nagase Chemtex)
(A2)粘结剂树脂：SBR 1000(Emulsion Styrene Butadiene Rubber，Kumho Petrochemical)
(B1)环氧树脂：YDCN-500-1P(Kukdo Chemical)
(B2)环氧树脂：NC-3000(Nippon Kayaku)
(C1)胺固化剂：C-300S(Nippon Kayaku，当量：78)
(C2)胺固化剂：DDS(Wako，当量：67)
(D)硅烷偶联剂：KBM-403(Shinetsu)
(E)填料：SO-25H(ADMATECH)
(F)溶剂：环己酮
表1(固含量)
  实施例1   实施例2   实施例3   实施例4
  (A1)   36.5   36.5   36.5   60
  (B1)   0   0   10   0
  (B2)   20   20   10   12.6
  (C1)   0.1   5   5   3.15
  (C2)   9.9   5   5   3.15
  (D)   0.5   0.5   0.5   0.3
  (E)   33   33   33   20.8
表2(固含量)
粘合剂膜的制备
向作为溶剂(I)的环己酮添加表1和表2中所列各组分，该溶液具有40％的固含量，并用球磨机充分混合，然后用涂布器将该混合物涂布至离型处理过的PET膜上，并在100℃的炉中热干燥10至30分钟，从而制得厚度为60μm的粘合剂膜。
对实施例1至4和对比例1至7中制造的粘合剂膜进行如下测试，结果示于表5和表6中。
(1)抗压强度
将各粘合剂组合物形成厚度为400μm的层压体，该层压体置于离型处理过的PET膜之间并在125℃的炉中固化30分钟。然后，用ARES在150和0.1mm/sec下压制该产物，并测定0.05mm的压制距离下的强度。
(2)Vm面积比
将研磨过的晶圆置于贴片机热板上，用异丙醇(IPA)去除杂质，并将制得的各粘合剂膜贴装在晶圆的光面上。此时，贴片机设定温度为60℃的实际表面温度。然后，将粘合剂膜和晶片切成10mm×10mm的芯片，并将本发明粘合剂形成在一面上的芯片(粘合剂+芯片)在120℃和1kgf/sec下贴附至在表3所列的条件下进行预处理的PCB，从而制得样品。
表3
  PCB：62mm单触发PCB
  PCB烘烤：在120℃的炉中1小时
  烘烤后等离子体处理
将上述样品在150℃的热板上进行约30分钟的一次循环固化，然后在表4所列条件下进行EMC成型，随后测定空隙。
表4
Figure BDA0000120163880000151
然后，用分割锯将上述样品分成单个单元，去除PCB以测量Vm，并用研磨机研磨以暴露粘合剂膜的粘合剂层。此时，研磨至PCB的焊料光刻胶(SR)层仅少量残留为半透明以便于观察空隙。
研磨后，用显微镜(放大倍数：×25)采集暴露的粘合剂层的图像，并分析确定是否存在空隙。为了用数值表示空隙，使用网格计数法。也就是说，将总面积分成10×10个区域，并对具有空隙的区域计数并表示为百分比(Vm面积比)。当Vm比小于10％时，确定为空隙消除。当Vm比为10％或更高时，确定为空隙未消除。
Vm面积比＝空隙面积/总面积×100
(3)Vc面积比
将各粘合剂组合物形成为50至60μm厚，使溶剂残留少于1％，随后在60℃下层压在两块10mm×10mm的载玻片之间，并在150℃的热板上固化30分钟。用显微镜(放大倍数：×25)采集粘合剂层的图像，并分析以用数值表示相对于总测量面积的空隙面积。
Vc面积比＝空隙面积/总面积×100
(4)一次循环并成型后的芯片蠕变
以与上述测量方法(2)相同的方法制作各样品，并进行EMC成型，随后用扫描超声波显微镜(SAT)检查是否发生蠕变。当样品从初始贴附位置移动10％或更多时，判定为蠕变。
(5)芯片剪切强度
将530μm厚的涂有二氧化物膜的晶片切成5mm x 5mm的芯片。在60℃将这些芯片与各粘合剂膜层压。切割该层压体仅留下接合部分。通过在120℃的热板上施加1kgf的力1秒钟，随后通过由在125℃的炉中固化60分钟、在150℃的热板上固化30分钟，然后在175℃固化2小时组成的固化工艺，将5mm×5mm的上芯片贴附至10mm×10mm的合金42引线框。将该样品在85℃/85％RH吸湿168小时，并在260℃的最高温度下进行三次回流。然后，用DSS设备(DAGE 4000)在250℃下测定芯片剪切强度。
(6)耐回流性测试
用与测试步骤(2)相同的方法制备各样品，并进行EMC成型和固化(在175℃的炉中2小时)。将该样品在85℃/85％RH吸湿168小时，并在260℃的最高温度下进行三次回流，然后观察样品以检查是否出现裂缝。
表5
  实施例1   实施例2   实施例3   实施例4
  Vc面积比(％)   14.9   10.2   11.5   5.6
  抗压强度(gfmm2)   530   900   1000   800
  Vm   消除   消除   消除   消除
  一次循环并成型后的芯片蠕变   无蠕变   无蠕变   无蠕变   无蠕变
  回流后的芯片剪切强度(kgf/芯片)   12   14.3   20.1   15.2
  耐回流测试(裂缝出现)   无裂缝   无裂缝   无裂缝   无裂缝
*一次循环半固化：在150℃的炉中固化10分钟并在150℃的热板上固化30分钟
表6
Figure BDA0000120163880000171
如表5和表6所示，根据实施例1至4的粘合剂膜具有100至1500gf/mm2的抗压强度，且成型后消除了空隙。同时，根据对比例1、3和7的粘合剂膜具有非常高的Vc面积比，但根据对比例1的粘合剂膜具有相当低的抗压强度，而根据对比例6和7的粘合剂膜具有非常高的抗压强度。根据对比例1、2、4、6和7的粘合剂膜中的空隙在成型后未被消除。
尽管文中已公开了一些实施方式，应理解的是仅以说明的方式提供这些实施方式，并能进行各种修改、变更和置换而不背离本发明的精神和范围。因此，本发明的范围应仅由所附权利要求及其等效方案限定。

Claims (18)

1.一种用于半导体的粘合剂组合物，所述粘合剂组合物在125℃固化30分钟后在150℃具有100gf/mm2至1500gf/mm2的抗压强度。
2.根据权利要求1所述的用于半导体的粘合剂组合物，包括：粘结剂树脂、环氧树脂和胺固化剂。
3.根据权利要求2所述的用于半导体的粘合剂组合物，其中所述粘结剂树脂包括(甲基)丙烯酸酯共聚物。
4.根据权利要求2所述的用于半导体的粘合剂组合物，其中所述胺固化剂包括由通式1表示的第一胺固化剂和由通式2表示的第二胺固化剂：
[通式1]
Figure FDA0000120163870000011
其中A表示C1至C6直链或支链的亚烷基，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10各自独立地表示氢、C1至C4烷基、C1至C4烷氧基、或氨基，且R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10中的至少两个包括氨基，且
[通式2]
Figure FDA0000120163870000012
其中B表示-SO2-、-NHCO-或-O-，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10各自独立地表示氢、C1至C4烷基、C1至C4烷氧基、或氨基，且R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10中的至少两个包括氨基。
5.根据权利要求1所述的用于半导体的粘合剂组合物，其中所述粘合剂组合物具有500gf/mm2至1000gf/mm2的抗压强度。
6.根据权利要求1所述的用于半导体的粘合剂组合物，其中所述用于半导体的粘合剂组合物在150℃下固化30分钟的一次循环后，在被粘物上具有小于15％的第一空隙面积比。
7.根据权利要求3所述的用于半导体的粘合剂组合物，其中所述(甲基)丙烯酸酯共聚物在25℃具有1000cps至300000cps的粘度。
8.根据权利要求3所述的用于半导体的粘合剂组合物，其中所述(甲基)丙烯酸酯共聚物包括1wt％至20wt％的(甲基)丙烯酸缩水甘油酯。
9.根据权利要求2所述的用于半导体的粘合剂组合物，其中基于所述粘合剂组合物在固含量上的总量，所述粘结剂树脂的含量为35wt％至70wt％。
10.根据权利要求2所述的用于半导体的粘合剂组合物，其中所述环氧树脂包括含联苯基的环氧树脂。
11.根据权利要求10所述的用于半导体的粘合剂组合物，其中所述环氧树脂包括3wt％至100wt％的所述含联苯基的环氧树脂。
12.根据权利要求4所述的用于半导体的粘合剂组合物，其中所述胺固化剂包括0.5wt％至50wt％的所述第一胺固化剂和50wt％至99.5wt％的所述第二胺固化剂。
13.根据权利要求12所述的用于半导体的粘合剂组合物，其中所述第一胺固化剂和所述第二胺固化剂的重量比为1∶1.1至1∶100。
14.根据权利要求1所述的粘合剂组合物，其中所述粘合剂组合物在150℃下固化30分钟的一次循环并在175℃下EMC成型60秒后，在被粘物上具有小于10％的第二空隙面积比。
15.根据权利要求2所述的用于半导体的粘合剂组合物，其中所述粘结剂树脂的含量大于所述环氧树脂和所述胺固化剂的总量。
16.根据权利要求2所述的用于半导体的粘合剂组合物，其中所述粘合剂组合物进一步包括硅烷偶联剂和填料。
17.根据权利要求16所述的用于半导体的粘合剂组合物，其中所述粘合剂组合物包括25wt％至75wt％的所述粘结剂树脂、5wt％至35wt％的所述环氧树脂、1wt％至15wt％的所述胺固化剂、0.01wt％至5wt％的所述硅烷偶联剂和10wt％至55wt％的所述填料。
18.一种用于半导体的粘合剂膜，包括根据权利要求1至17任意一项所述的粘合剂组合物。
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